Die Bestimmung des Schnellspaltfaktors von Beryllium und Berilliumoxyd mit der Methode einer gepulsten Neutronenquelle

Demmeler, M.

Book/Report

FZJ-2017-04393

Die Bestimmung des Schnellspaltfaktors von Beryllium und Berilliumoxyd mit der Methode einer gepulsten Neutronenquelle

Demmeler, M. (Corresponding author)FZJ*

1970
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 652, 98 p. (1970)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/14792

Report No.: Juel-0652-RG

Abstract: Die Existenz eines nennenswerten Wirkungsquerschnitts im schnellen Energiebereich für die Kernreaktion $Be^{9} (n,2n) Be^{8} \overrightarrow{4\cdot10^{-14}s} 2 He^{4}$ ist seit längerer Zeit bekannt. Die sehr guten Bremseigenschaften - die Bremskraft von Beryllium ist mit $\epsilon \sum_{s} = 0.160 cm^{-1}$ fast doppelt so groß als die von Kohlenstoff-, das geringe Neutronenabsorptionsvermögen und der Neutronenvermehrungseffekt haben das Interesse an dem Element Be zum Einsatz als Moderator, Reflektor oder zur Verwendung als Werkstoff für sonstige Strukturbestandteile in thermischen Reaktoren stark gefördert. Das geringe spezifische Gewicht von Beryllium bedeutet einen weiteren Vorteil im Hinblick auf solche zukünftigen Reaktorsysteme, die der Energieversorgung von Raumflugkörpern dienen könnten. Im Zusammenhang mit der Entwicklung gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren mit kugelförmigen Brennelementen aus Graphit $\vert 1 \vert$ wurde die Frage nach einem teilweisen Ersatz der Graphitmoderatorkugeln durch Berylliumoxydkugeln besonders intensiv diskutiert. Diese Reaktoren sind als sog. Konverter konzipiert, in denen eine möglichst große Konversionsrate nach der Reaktion $Th^{232} (n, \gamma) Th^{233} \xrightarrow[22.1m]\beta Pa^{233} \xrightarrow[27.4 d]\beta U^{233}$ zur Gewinnung des spaltbaren Nuklids U$^{233}$ angestrebt wird. Vorallem wegen der hohen Temperaturen scheidet in diesen Reaktoren die Verwendung von metallischem Beryllium aus. Zur Diskussion steht das thermisch außerordentlich belastbare, keramische BeO, dessen Bremskraft sich von der des Be-Metallsmit $\epsilon \sum_{s}$ = 0.11 cm$^{-1}$ s nicht allzusehr unterscheidet. Untersuchungen von Brandes u. a. $\vert 2 \vert$ haben gezeigt, daß sich der Konversionsfaktor für einen bestimmten graphitmoderierten Hochtemperaturreaktortyp unter Zugrundelegungabbrandfreier Vergleichssysteme von 0.972 auf 1.056 steigern läßt, falls 70% der Graphitmoderatorkugeln durch solche aus BeO ersetzt werden. Die in der gleichen Arbeit durchgeführten Rechnungen zeigen, daß aus dem Einsatz relativ kleiner Mengen an BeO als Moderatormaterial bereits eine deutliche Verkleinerung der Brennstoffkreislaufkosten eines solchen Reaktorsystems resultiert, falls sich einige derzeit noch vorhandene Schwierigkeiten, wie die Entfernung des sich nach der Kernreaktion $Be^{9}(n,\alpha)He^{6}\xrightarrow[0.8 s]\beta Li^{6}$ aufbauenden Li$^{6}$ sowie Probleme der Strahlungsfestigkeit zufriedenstellend beheben lassen. Voraussetzung für die reaktorphysikalische Auslegung und die Beantwortung der damit zusammenhängenden Wirtschaftlichkeitsfragenbeim Einsatz von BeO ist eine möglichst genaue Kenntnis des Wirkungsquerschnittsverlaufs für den (n,2n)-Prozeß. Bild 1 zeigt die Meßergebnisse einer Reihe von Autoren mit den den Messungen anhaftenden Ungenauigkeiten und der damit verbundenen Problematik für die Verbindlichkeit der Meßresultate. [Bild 1] [...]

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